Atomska masa fe. Gvožđe. Svojstva gvožđa. Upotreba gvožđa. Na visokim temperaturama reagira s halogenima i sumporom

- složeni hemoglobin. Ovaj složeni protein nalazi se u crvenim krvnim zrncima, poznatim i kao crvene krvne stanice. Bez njih, u stvari, krv ne bi bila crvena i ne bi bilo života.

Crvene krvne ćelije prenose ugljični dioksid i kiseonik kroz tijelo. Oni su neophodni za život. I šta je još potrebno gvožđe, koja su njegova svojstva i cijena u doslovnom i prenesenom smislu?

Hemijska i fizička svojstva gvožđa

Jeste li dodirnuli željezo u hladnoj sobi? Hladnoća od dodira metala rezultat je njegove visoke toplotne provodljivosti. Materijal trenutno uzima tjelesnu energiju, prenoseći je u okolinu. Kao rezultat toga, osoba postaje hladna.

Električna provodljivost željeza takođe na vrhu. Metal s lakoćom prenosi struju zahvaljujući slobodnim elektronima u atomu. Ima 7 slojeva. Posljednja 2 imaju 8 elektrona. Kada su uzbuđeni, svi oni mogu biti valentni, odnosno mogu stvoriti nove veze.

Spolja metalno gvožđe srebrno siva. Postoje izvorni oblici. Čisto gvožđe duktilna i podatna. Ima izraženi metalni sjaj i prosječnu tvrdoću od 4 boda. 10 bodova pokazatelj je najtvrđeg kamena na zemlji, dijamanta, a talk je označen sa 1 bod.

Gvožđe je elementsrednja vatrostalnost. Metal vrije na 2860 stepeni, a omekšava na 1539. U tom stanju materijal gubi svoja feromagnetna svojstva. Oni su svojstveni samo čvrstom stanju gvožđa. Element postaje magnet kad uđe u polje.

No, zanimljivije je to što nakon svog nestanka metal ostaje magnet još dugo. Ova karakteristika je posljedica svih istih slobodnih elektrona u strukturi atoma. Krećući se, čestice mijenjaju njegovu strukturu i svojstva.

Gvožđe je hemijski element, koji lako reaguje sa bromom, fluorom, klorom i drugim halogenima. To su elementi 17. grupe periodnog sistema. U normalnim uvjetima dolazi i do interakcije s kisikom.

Sad, o reakcijama zagrijavanja. Kada se metal sagori, nastaju njegovi oksidi. Postoji nekoliko vrsta njih: - 2FeO, 2Fe 2 O 3, Fe 3 O 4. Koji će se ispostaviti ovisi o proporcijama izvornih elemenata i uvjetima kombinacije. Svojstva oksida variraju.

Zagrijavanje također započinje reakciju sa. Potrebno je 6 mola gvožđa i jedan mol plina. Prinos je 2 mola 26. elementa nitrida. Njegov fosfid je već stvoren u kombinaciji sa fosforom. Još jedna jednostavna supstanca koja se kombinira sa ferrumom je. Ispada, naravno, sulfid. Reakcija dodavanja se nastavlja.

Složenih supstanci, tj. Koje se sastoje od molekula, željezo komunicira kiselinama. Metal istiskuje vodonik iz njih. Ispostavlja se zamjena. Dakle, interakcija sa sumpornom kiselinom ostavlja ferum sulfat i čisti vodonik.

Moguće su i reakcije sa. Njihovo gvožđe obnavlja. Drugim riječima, 26. element oslobađa manje aktivni metal iz supstanci. Kombinacijom feruma, na primjer, sa bakarnim sulfatom, dobija se željezni sulfat. ostaje u svom izvornom obliku.

Upotreba gvožđa

Gdje je gvožđeprimijenjeno, proizlazi iz njegovih svojstava. Feromagnetska svojstva dobro dolaze u proizvodnji suvenira i industrijskih instalacija. Drugim riječima, magneti su izrađeni od metala, kako za hladnjake, tako i za velike industrije. Snaga materijala, tvrdoća - razlog da se koristi za proizvodnju oružja, oklopa.

Modeli iz meteoritno gvožđe... U svemirskim tijelima svojstva feruma su poboljšana. Stoga su noževi i oklopi posebno oštri i izdržljivi. Gvozdeni znakovimeteorit je primijećen u starom Rimu.

Poznati i legure gvožđaposebno lijevano željezo i čelik. Koriste se za lijevanje stvari iz domaćinstva, svakodnevne prirode, na primjer, ograde, sjenice, pribor. Ferrum se koristi i u industrijske svrhe. Zanimljivo je da je sastav čelika i lijevanog željeza jednak, proporcije su različite. I tamo i tamo se stapaju gvožđe sa ugljenikom... U čeliku je plin manji od 1,7%. U livenom gvožđu ugljenik je od 1,7 do 4,5%.

Ugljik u legurama željeza igra ulogu ojačavajućeg elementa. Smanjuje osjetljivost smjese na koroziju i čini materijal otpornim na toplinu. Ostali aditivi se takođe mešaju sa čelikima. Postoje različite vrste legura s razlogom. C, na primjer, proizvode čelik otporan na udarce i nodularni čelik.

U obliku klorida, 26. element koristi se za pročišćavanje vode. Metal je također koristan u medicini. Tretman gvožđemneophodno za anemiju. To je nedostatak crvenih krvnih zrnaca i metala u njihovom sastavu. Preparati gvožđapropisani su na isti način za pacijente sa tuberkulozom, radikulitisom, koji pate od konvulzija i krvarenja iz nosa.

26. element je takođe neophodan za normalno funkcioniranje štitnjače. Obično je njena disfunkcija povezana s nedostatkom. Međutim, on nije sam u osiguranju zdravlja žlijezde.

U ćelijama jetre ima puno feruma. Tamo metal pomaže neutralizirati štetne tvari, toksine. Da bi se održalo, u ljudsko tijelo mora se unositi najmanje 20 miligrama željeza dnevno.

Rudarstvo gvožđa

Gvožđe je uobičajeni metal. U prirodi ima mnogo minerala koji se temelje na 26. elementu. Većina feruma u i. Od toga i uklonite gvožđe.

Provodi se reakcija redukcije metala. Za to je potreban koks, odnosno ugljenični spoj. Interakcija se odvija na visokoj peći na temperaturi od 2000 stepeni Celzijusa.

Visoke peći se odbacuju kada se ferrum obnavlja čistim vodonikom. Bit će potrebne osovinske peći. Ovo je naziv za vertikalno izdužene modele.

Radni prostor aparata je poput cilindra ili konusa. Stavljaju se u zdrobljeno željezna rudapomešano sa specijalnim. Zatim se dodaje vodonik. Zaključak je i dalje isti - čisti ferrum.

Cijena gvožđa

Trošak metala ovisi o vrsti proizvoda. Većina stvari izrađena je od legure željeza, na primjer krovnih materijala. Krovne obloge su obično limove. Cijena kvadrata varira od 300 do 600 rubalja, ovisno o debljini željeza.

Krovni limovi su valoviti, složene geometrije i posebnog sastava. Jednostavni slojevi su jeftiniji. Postoje prijedlozi za kupovinu 30 listova dimenzija 2,5 puta 1,3 metra za 1000 rubalja. Debljina - 1,5 milimetara.

Čisti element u tabletama košta oko 1600 rubalja za 180-200 komada. Ako se kupi gotov proizvod u koji se ulaže ručni rad, teško je zadržati desetke, stotine hiljada. Upečatljiv primjer su kovani proizvodi za pojedinačne narudžbe.

Za neobične kapije, namještaj, vaze, kovači "pokupe" puno novca. Većina cijene nije materijal, već ljudski rad, provedba ideje.

Što se tiče troškova željezne rude, u Rusiji se za tonu traži oko 40 američkih dolara. Ovo je cijena za sirovine sa 60% sadržaja feruma. Kada se izolira čisti prah 26. elementa, oni traže najmanje 560-600 američkih dolara za 1000 kilograma.

Većina firmi su veletrgovci. Ponude za kupovinu samo jednog kilograma metala su rijetke. 1000 grama košta oko 1-1,5 dolara. Neke kompanije pakuju ferrum u prahu u vreće od 5, 10, 25 kilograma. Oglasi o prodaji objavljuju se na Internetu.

17. d -elementi.Gvožđe, opće karakteristike, svojstva. Oksidi i hidroksidi, KO i OM, karakteristika, biorol, sposobnost stvaranja kompleksa.

1. Opšte karakteristike.

Gvožđe - d-element sekundarne podskupine osme grupe četvrtog perioda PSCE sa atomskim brojem 26.

Jedan od najrasprostranjenijih metala u zemljinoj kori (drugi nakon aluminijuma).

Jednostavna supstanca gvožđe je kovni metal srebrnasto bijele boje visoke kemijske reaktivnosti: brzo gvožđe nagriza pri visokim temperaturama ili visokoj vlažnosti u zraku.

4Fe + 3O2 + 6H2O \u003d 4Fe (OH) 3

U čistom kiseoniku gvožđe izgara, a u fino raspršenom stanju spontano se pali u zraku.

3Fe + 2O2 \u003d FeO + Fe2O3

3Fe + 4H2O \u003d FeO * Fe2O3

FeO * Fe2O3 \u003d Fe3O4 (željezna vaga)

Zapravo se željezom obično nazivaju njegove legure s malim udjelom nečistoća (do 0,8%), koje zadržavaju mekoću i duktilnost čistog metala. Ali u praksi se češće koriste legure željeza s ugljikom: čelik (do 2,14 mas.% Ugljenika) i lijevano željezo (više od 2,14 mas.% Ugljenika), kao i nehrđajući (legirani) čelik s legirajućim metalima (hrom, mangan) , nikla itd.). Skup specifičnih svojstava gvožđa i njegovih legura čini ga "metalom br. 1" po značaju za ljude.

U prirodi se gvožđe rijetko nalazi u čistom obliku, najčešće se nalazi u sastavu željezo-nikl meteorita. Prevalencija gvožđa u zemljinoj kori je 4,65% (4. mjesto nakon O, Si, Al). Također se vjeruje da željezo čini većinu zemljine jezgre.

2.Osobine

1.Phys.Željezo je tipični metal, u slobodnom stanju je srebrnastobijele boje sa sivkastom bojom. Čisti metal je plastičan, razne nečistoće (posebno ugljik) povećavaju njegovu tvrdoću i lomljivost. Posjeduje izražena magnetska svojstva. Često se razlikuje takozvana "gvozdena trijada" - grupa od tri metala (željezo Fe, kobalt Co, nikal Ni), koji imaju slična fizička svojstva, atomske radijuse i vrijednosti elektronegativnosti.

2.Chem.sv-va.

Stanje oksidacije	Oksid	Hidroksid	Karakter	Napomene
			Slab osnovni
			Vrlo slaba baza, ponekad amfoterna
	Nije dobila	*	Kiselina	Jako oksidirajuće sredstvo

Gvožđe karakterišu oksidaciona stanja gvožđa - +2 i +3.

Stanje oksidacije +2 odgovara crnom oksidu FeO i zelenom hidroksidu Fe (OH) 2. Oni su osnovni. U solima je Fe (+2) prisutan kao kation. Fe (+2) je slabo reducirajuće sredstvo.

Stanje oksidacije +3 odgovara crveno-smeđem oksidu Fe 2 O 3 i smeđem hidroksidu Fe (OH) 3. Po prirodi su amfoterne, iako kisele, a osnovna svojstva su im slaba. Dakle, Fe 3+ joni u potpunosti hidroliziran čak i u kiselom okruženju. Fe (OH) 3 se otapa (pa čak i tada ne u potpunosti), samo u koncentriranim lužinama. Fe 2 O 3 reaguje s lužinama samo fuzijom, dajući feriti (soli formalne kiseline nepostojeće slobodne kiseline HFeO 2):

Gvožđe (+3) najčešće pokazuje slaba oksidaciona svojstva.

Stanja oksidacije +2 i +3 lako prelaze između sebe kada se promene uslovi redukcije oksidacije.

Pored toga, postoji oksid Fe 3 O 4, formalno stanje oksidacije gvožđa u kojem je +8/3. Međutim, ovaj se oksid može smatrati i željeznim (II) feritom Fe +2 (Fe +3 O 2) 2.

Takođe postoji oksidaciono stanje od +6. Odgovarajući oksid i hidroksid ne postoje u slobodnom obliku, ali su dobijene soli - ferati (na primer, K 2 FeO 4). Gvožđe (+6) je u njima u obliku aniona. Ferrati su snažni oksidanti.

Čisto metalno gvožđe stabilno je u vodi i razblaženim rastvorima lužine... Gvožđe se ne otapa u hladno koncentriranim sumpornim i azotnim kiselinama zbog pasivizacije metalne površine jakim oksidnim filmom. Vruća koncentrovana sumporna kiselina, kao jače oksidaciono sredstvo, stupa u interakciju sa gvožđem.

OD fiziološki rastvor i razrijeđena (približno 20%) sumporna kiseline gvožđe reaguje na stvaranje soli željeza (II):

Kada željezo reagira s približno 70% sumporne kiseline kada se zagrije, reakcija se nastavlja stvaranjem gvožđe (III) sulfat:

3.Oksidi i hidroksidi, KO i OM har-ka ...

Spojevi gvožđa (II)

Željezni oksid (II) FeO ima osnovna svojstva, a odgovara mu baza Fe (OH) 2. Soli željeza (II) su svijetlozelene boje. Kad se čuvaju, posebno na vlažnom vazduhu, postaju smeđi zbog oksidacije u gvožđe (III). Isti postupak se dešava i tokom skladištenja vodenih rastvora soli gvožđa (II):

Od soli gvožđa (II) u vodenim rastvorima, stabilno mohrova sol - dvostruki sulfat amonijuma i gvožđa (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.

Reagens za jone Fe 2+ u otopini može biti kalijum heksacijanoferat (III) K 3 (so crvene krvi). Kada joni Fe 2+ i 3− međusobno djeluju, nastaje talog turnboolean plava:

Za kvantitativno određivanje željeza (II) u otopini koristite phenanthroline formirajući crveni kompleks FePhen 3 sa željezom (II) u širokom rasponu pH (4-9)

Spojevi gvožđa (III)

Gvozdeni oksid (III) Fe 2 O 3 slab amfoterin, na to odgovara još slabija baza od Fe (OH) 2, Fe (OH) 3, koja reagira s kiselinama:

Soli Fe 3+ stvaraju kristalne hidrate. U njima je jon Fe 3+ obično okružen sa šest molekula vode. Ove soli su ružičaste ili ljubičaste boje.Jon Fe 3+ je potpuno hidroliziran čak i u kiselom okruženju. Pri pH\u003e 4, ovaj jon se gotovo potpuno taloži kao Fe (OH) 3:

U djelomičnoj hidrolizi jona Fe 3+ nastaju višedjekleni okso i hidroksokacije, što otopine čini smeđom.Glavna svojstva željeza (III) hidroksida Fe (OH) 3 su vrlo slaba. Sposoban je reagirati samo s koncentriranim lužnatim otopinama:

Nastali hidrokso kompleksi željeza (III) stabilni su samo u jako alkalnim rastvorima. Kada se otopine razrijede vodom, uništavaju se i Fe (OH) 3 se taloži.

Kada se legira alkalijama i oksidima drugih metala, Fe 2 O 3 stvara različite feriti:

Jedinjenja gvožđa (III) u rastvorima redukuju se metalnim gvožđem:

Gvožđe (III) je sposobno da stvara dvostruke sulfate sa jednokratno nabijenim kationi tip stipsa, na primjer, KFe (SO 4) 2 - kalijum gvožđe stipsa, (NH 4) Fe (SO 4) 2 - amonijum gvožđe stipsa, itd.

Za kvalitativnu detekciju spojeva željeza (III) u otopini koristi se kvalitativna reakcija Fe 3+ jona sa ionima tiocijanata SCN − ... Kada Fe 3+ joni stupe u interakciju sa SCN - anionima, nastaje smjesa jarkocrvenih kompleksa tiocijanata željeza 2+, +, Fe (SCN) 3, -. Sastav smjese (a time i intenzitet boje) ovisi o raznim čimbenicima, stoga ova metoda nije primjenjiva za precizno kvalitativno određivanje željeza.

Još jedan visokokvalitetni reagens za Fe 3+ ione je kalijum heksacijanoferat (II) K 4 (žuta krvna sol). Interakcija jona Fe 3+ i 4− daje svijetloplavi talog prusko plavo:

Spojevi gvožđa (VI)

Ferrata - sol nepostojeće slobodne željezne kiseline H 2 FeO 4. To su spojevi ljubičaste boje koji po oksidacijskim svojstvima podsjećaju na permanganate, a po topljivosti na sulfate. Ferrati se dobijaju plinovitim djelovanjem hlor ili ozon o suspenziji Fe (OH) 3 u lužini , na primjer, kalijev ferat (VI) K 2 FeO 4. Ferrati su ljubičasti.

Ferrata se takođe može dobiti elektroliza 30% otopina lužine na željeznoj anodi:

Ferrati su snažni oksidanti. U kiselom okruženju, oni se razlažu oslobađanjem kisika:

Koriste se oksidaciona svojstva ferrata dezinfekcija vode.

4 biorola

1) U živim organizmima željezo je važan element u tragovima koji katalizira procese razmjene kiseonika (disanje).

2) Gvožđe je obično uključeno u enzime u obliku kompleksa, posebno u hemoglobinu - najvažnijem proteinu koji krvlju prenosi transport kiseonika do svih organa ljudi i životinja. A upravo je on taj koji mrlje krv u karakterističnoj crvenoj boji.

4) Prekomjerna doza gvožđa (200 mg ili više) može imati toksične efekte. Predoziranje željezom inhibira antioksidativni sistem u tijelu, stoga se ne preporučuje upotreba suplemenata željeza za zdrave ljude.

Prvi predmeti od željeza i njegovih legura pronađeni su tokom iskopavanja i datiraju oko 4 milenijuma prije nove ere. Odnosno, čak su i stari Egipćani i Sumerani koristili naslage meteorita ove supstance za izradu nakita i predmeta za domaćinstvo, kao i oružja.

Danas su jedinjenja gvožđa različitih vrsta, kao i čisti metal, najčešće i korištene supstance. Nije bez razloga 20. vijek smatran gvožđem. Zaista, prije pojave i široke distribucije plastike i srodnih materijala, upravo je ovaj spoj bio presudan za ljude. Što je ovaj element i koje tvari tvori, razmotrit ćemo u ovom članku.

Hemijski element željeza

Ako uzmemo u obzir strukturu atoma, prvo biste trebali navesti njegovo mjesto u periodnom sustavu.

1. Serijski broj je 26.
2. Razdoblje je četvrto veliko.
3. Grupa osma, strana podgrupe.
4. Atomska težina je 55.847.
5. Struktura vanjske elektronske ljuske označava se formulom 3d 6 4s 2.
6. - Fe.
7. Naziv - željezo, čitanje u formuli - "ferrum".
8. U prirodi postoje četiri stabilna izotopa ovog elementa s masenim brojevima 54, 56, 57, 58.

Hemijski element gvožđe takođe ima oko 20 različitih izotopa koji nisu vrlo stabilni. Moguća stanja oksidacije koja dati atom može pokazati:

Nije važan samo element, već i njegovi različiti spojevi i legure.

Fizička svojstva

Kao jednostavna supstanca, željezo ima izraženu metalnost. Odnosno, riječ je o srebrno-bijelom metalu sive boje s visokim stupnjem duktilnosti i duktilnosti te visokom tačkom topljenja i ključanja. Ako detaljnije razmotrimo karakteristike, onda:

• tačka topljenja - 1539 0 S;
• ključanje - 2862 0 S;
• aktivnost - srednja;
• vatrostalnost - visoka;
• pokazuje izražena magnetska svojstva.

Ovisno o uvjetima i različitim temperaturama, postoji nekoliko modifikacija koje nastaju gvožđem. Njihova fizička svojstva razlikuju se od činjenice da se kristalne rešetke razlikuju.

Sve modifikacije imaju različite tipove kristalnih rešetkastih struktura, a razlikuju se i u magnetskim svojstvima.

Hemijska svojstva

Kao što je gore spomenuto, jednostavna supstanca gvožđe pokazuje prosječnu hemijsku aktivnost. Međutim, u fino raspršenom stanju sposoban je spontano se zapaliti u zraku, a u čistom kiseoniku sam metal izgara.

Sposobnost korozije je velika, pa su legure ove supstance prekrivene legirajućim jedinjenjima. Gvožđe može komunicirati sa:

• kiseline;
• kiseonik (uključujući vazduh);
• siva;
• halogeni;
• kada se zagreva - azotom, fosforom, ugljenikom i silicijumom;
• sa solima manje aktivnih metala, redukujući ih na jednostavne supstance;
• vrućom vodenom parom;
• sa solima gvožđa u oksidacijskom stanju +3.

Očigledno je da, pokazujući takvu aktivnost, metal može formirati različita jedinjenja, raznolikih i polarnih svojstava. I tako se događa. Gvožđe i njegovi spojevi su izuzetno raznoliki i nalaze primjenu u raznim granama nauke, tehnologije i industrijske djelatnosti čovjeka.

Rasprostranjenost u prirodi

Prirodni spojevi željeza prilično su česti, jer je to drugi najčešći element na našoj planeti nakon aluminijuma. Istodobno, u svom čistom obliku metal je izuzetno rijedak, u sastavu meteorita, što ukazuje na njegove velike nakupine u svemiru. Glavnina je sadržana u sastavu ruda, stijena i minerala.

Ako govorimo o postotku dotičnog elementa u prirodi, tada se mogu navesti sljedeće brojke.

1. Jezgra kopnenih planeta - 90%.
2. U zemljinoj kori - 5%.
3. U plaštu Zemlje - 12%.
4. U zemljinoj jezgri - 86%.
5. U riječnoj vodi - 2 mg / l.
6. U moru i okeanu - 0,02 mg / l.

Najčešća jedinjenja gvožđa čine sljedeće minerale:

• magnetit;
• limonitna ili smeđa ruda željeza;
• vivianite;
• pirotin;
• pirit;
• siderit;
• marcasite;
• lellingite;
• mispickel;
• milanterit i drugi.

Ovo je još uvijek dugačka lista, jer ih zaista ima puno. Pored toga, raširene su razne legure koje stvara čovjek. To su takođe takvi spojevi gvožđa, bez kojih je teško zamisliti suvremeni život ljudi. To uključuje dvije glavne vrste:

• liveno gvožđe;
• postati.

Gvožđe je takođe vrijedan dodatak mnogim legurama nikla.

Spojevi gvožđa (II)

Tu se ubrajaju ona kod kojih je stanje oksidacije formirajućeg elementa +2. Prilično su brojni, jer uključuju:

• oksid;
• hidroksid;
• binarne veze;
• složene soli;
• složeni spojevi.

Formule hemijskih jedinjenja u kojima gvožđe pokazuje naznačeno oksidaciono stanje pojedinačne su za svaku klasu. Razmotrimo najvažnije i najčešće.

1. Gvozdeni (II) oksid. Crni prah, ne rastvara se u vodi. Priroda veze je osnovna. Sposoban je za brzu oksidaciju, međutim, lako se može svesti u jednostavnu supstancu. Rastvara se u kiselinama, stvarajući odgovarajuće soli. Formula - FeO.
2. Gvožđe (II) hidroksid. To je bijeli amorfni talog. Nastaje reakcijom soli s bazama (lužinama). Pokazuje slaba osnovna svojstva, sposoban je brzo oksidirati u zraku do spojeva gvožđa +3. Formula - Fe (OH) 2.
3. Soli elementa u naznačenom oksidacionom stanju. Oni imaju, po pravilu, blijedo zelenu boju otopine, dobro se oksidiraju i na zraku, stječući i prelazeći u soli gvožđa 3. Rastvaraju se u vodi. Primjeri spojeva: FeCL 2, FeSO 4, Fe (NO 3) 2.

   

   Nekoliko jedinjenja je od praktičnog značaja među navedenim supstancama. Prvo, (II). Glavni je dobavljač jona za anemični organizam. Kada se kod pacijenta dijagnosticira takva bolest, tada mu se prepisuju složeni lijekovi koji se temelje na dotičnom spoju. Tako se nadomješta nedostatak željeza u tijelu.

   Drugo, odnosno željezni (II) sulfat, zajedno s bakrom, koristi se za uništavanje štetočina u usjevima. Metoda dokazuje svoju djelotvornost više od desetak godina, stoga je vrtlari i vrtlari vrlo cijene.

   Mora's Salt

   Ovo je spoj koji je kristalni hidrat željeza i amonijum sulfata. Njegova formula je napisana kao FeSO 4 * (NH 4) 2 SO 4 * 6H 2 O. Jedno od jedinjenja željeza (II), koje se široko koristi u praksi. Glavna područja ljudske upotrebe su sljedeća.

   1. Pharmaceuticals.
   2. Naučna istraživanja i laboratorijske titrimetrijske analize (za određivanje sadržaja hroma, kalijum permanganata, vanadijuma).
   3. Lijek - kao dodatak hrani u slučaju nedostatka željeza u tijelu pacijenta.
   4. Za impregnaciju drvenih proizvoda, jer Mohrova sol štiti od procesa propadanja.

   Postoje i druga područja u kojima se koristi ova supstanca. Ime je dobio u čast njemačkog kemičara, koji je prvi otkrio ispoljena svojstva.

   Supstance sa stepenom oksidacije gvožđa (III)

   Svojstva jedinjenja gvožđa, u kojima pokazuje oksidacijsko stanje od +3, ponešto se razlikuju od gore razmatranih. Dakle, karakter odgovarajućeg oksida i hidroksida više nije bazičan, već izražen amfoterno. Dajmo opis glavnih supstanci.

   
   

   Među datim primjerima, s praktične tačke gledišta, takav kristalni hidrat kao FeCL 3 * 6H 2 O ili željezni (III) hlorid heksahidrat je od velike važnosti. Koristi se u medicini za zaustavljanje krvarenja i nadoknađivanje jona gvožđa u tijelu s anemijom.

   Željezni (III) sulfat koristi se za pročišćavanje vode za piće jer se ponaša poput koagulanta.

   Spojevi gvožđa (VI)

   Formule hemijskih spojeva gvožđa, gdje pokazuje posebno stanje oksidacije +6, mogu se napisati kako slijedi:

   • K 2 FeO 4;
   • Na 2 FeO 4;
   • MgFeO 4 i drugi.

   Svi oni imaju zajedničko ime - ferati - i imaju slična svojstva (snažni reduktori). Takođe su sposobni za dezinfekciju i imaju baktericidno dejstvo. To im omogućava da se koriste za prečišćavanje vode za piće u industrijskim razmjerima.

   Složeni spojevi

   Posebne supstance su vrlo važne u analitičkoj kemiji i ne samo. Takve, koje nastaju u vodenim rastvorima soli. To su složeni spojevi gvožđa. Najpopularniji i dobro proučeni su sljedeći.

   1. Kalijum heksacijanoferat (II) K 4. Drugi naziv za spoj je žuta krvna sol. Koristi se za kvalitativno određivanje Fe 3+ jona gvožđa u otopini. Kao rezultat izlaganja, otopina dobiva lijepu svijetloplavu boju, jer nastaje još jedan kompleks - prusko plava KFe 3+. Od davnina se koristi kao
   2. Kalijum heksacijanoferat (III) K 3. Drugo ime je sol crvene krvi. Koristi se kao kvalitetan reagens za određivanje iona željeza Fe 2+. Rezultat je plavi talog nazvan Turnboolean blue. Takođe se koristi kao boja za tkanine.

   

   Željezo u organskim tvarima

   Gvožđe i njegovi spojevi, kao što smo već vidjeli, od velike su praktične važnosti u ekonomskom životu čovjeka. Međutim, pored toga, njegova biološka uloga u tijelu nije ništa manje velika, naprotiv.

   Postoji jedan vrlo važan protein koji sadrži ovaj element. Ovo je hemoglobin. Zahvaljujući njemu se transportuje kiseonik i vrši jednolična i pravovremena razmena gasova. Stoga je uloga željeza u vitalnom procesu - disanju - jednostavno ogromna.

   

   Ukupno ljudsko tijelo sadrži oko 4 grama gvožđa, koje se neprestano mora nadoknađivati \u200b\u200biz konzumirane hrane.

DEFINICIJA

Gvožđe - element četvrtog perioda VIII grupe sekundarne (B) podgrupe Periodnog sistema. Oznaka - Fe. Kao jednostavna supstanca, željezo je srebrnobijeli metal.

Gustina je 7,87 g / cm 3. Tačka topljenja 1539 o C, tačka ključanja 3200 o C. Gvožđe ima nekoliko modifikacija. Do 769 o Sa stabilnim α-gvožđem sa telesno centriranom kubičnom rešetkom i feromagnetnim svojstvima. Na 769 o C događa se prijelaz u β-željezo (kristalna struktura je ista, paramagnetska). Na 910 o. S formiranim γ-gvožđem sa kristalnom rešetkom centriranom u lice. Paramagnetska svojstva. Na 1400 o C i do tačke topljenja - δ-gvožđe sa kubnom rešetkom usredsređenom na telo.

Stanje oksidacije gvožđa u jedinjenjima

Gvožđe može postojati u obliku jednostavne supstance - metala, a oksidacijsko stanje metala je u elementarnom stanju nula, budući da je distribucija elektronske gustine u njima jednolična.

Gvožđe karakterišu oksidaciona stanja (+2) i (+3) : Fe +2 O, Fe +3 2 O 3, Fe +2 (OH) 2, Fe +3 (OH) 3, Fe +2 Cl 2, Fe +3 Cl 3, Fe +2 SO 4, Fe +3 2 (SO 4) 3.

Poznata jedinjenja gvožđa sa oksidacionim stanjem (+6) , nazivaju se "ferati" (K 2 Fe +6 O 4).

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

PRIMJER 2

Gvožđe je jedan od najzastupljenijih hemijskih elemenata na zemlji. Od davnina su ljudi naučili da ga koriste kako bi im olakšali posao. Razvojem tehnologije opseg njene primjene značajno se proširio. Ako se prije nekoliko hiljada godina željezo koristilo samo za proizvodnju jednostavnih alata koji se koriste za obradu zemlje, sada se ovaj kemijski element koristi u gotovo svim područjima visokotehnološke industrije.

Kao što je napisao Plinije Stariji. „Rudari gvožđa pružaju čovjeku najizvrsnije i najopasnije oružje. Jer ovim alatom siječemo zemlju, obrađujemo plodne voćnjake i odsječujući divlje vinove loze grožđem, prisiljavamo ih da svake godine rastu mladi. Ovim alatom gradimo kuće, lomimo kamenje i koristimo gvožđe za sve takve potrebe. Ali istim gvožđem proizvodimo zlostavljanje, bitke i pljačke i koristimo ga ne samo izbliza, već postavljamo krilate u daljinu, sada iz rupa, čas iz moćnih ruku, što u obliku pernatih strelica. Po meni najžešći trik ljudskog uma. Jer, da bi smrt mogla brzo savladati muškarca, napravili su je krilatom i dali željezno perje. Zbog toga neka se krivnja pripiše čovjeku, a ne prirodi. " Vrlo često se koristi za proizvodnju različitih legura, čiji sastav uključuje željezo u različitim omjerima. Najpoznatiji od ovih legura su čelik i lijevano željezo.

Električna energija topi željezo

Svojstva čelika su različita. Postoje čelici dizajnirani za dugotrajni boravak u morskoj vodi, čelici koji mogu izdržati visoke temperature i agresivno djelovanje vrućih plinova, čelici od kojih se izrađuju mekane žice i čelici za izradu elastičnih i krutih opruga ...

Ova raznolikost svojstava proizlazi iz raznolikosti čeličnih kompozicija. Dakle, od čelika koji sadrži 1% ugljenika i 1,5% hroma, kuglični ležajevi izrađeni su visoke izdržljivosti; Čelik koji sadrži 18% hroma i 89% nikla poznat je "nehrđajući čelik", a alati za okretanje izrađeni su od čelika koji sadrži 18% volframa, 4% hroma i 1% vanadijuma.

Ova vrsta čeličnih kompozicija čini ih vrlo teškim za topljenje. Zapravo, u peći i pretvaraču s otvorenom pećnicom atmosfera oksidira, a elementi poput hroma lako se oksidiraju i prelaze u trosku, odnosno gube se. To znači da se za dobivanje čelika sa sadržajem hroma od 18% u peć mora uvesti mnogo više hroma od 180 kg po toni čelika. A hrom je skup metal. Kako pronaći izlaz iz ove situacije?

Rješenje je pronađeno početkom 20. vijeka. Za topljenje metala predloženo je korištenje topline električnog luka. Metalni otpad se ubacuje u kružnu peć, sipa lijevano željezo i spuštaju ugljične ili grafitne elektrode. Između njih i metala u peći ("kupka") pojavio se električni luk temperature oko 4000 ° C. Metal se topio lako i brzo. I u tako zatvorenoj električnoj peći možete stvoriti bilo koju atmosferu - oksidirajuću, redukcionu ili potpuno neutralnu. Drugim riječima, izgaranje vrijednih elemenata može se spriječiti. Tako je stvorena metalurgija kvalitetnih čelika.

Kasnije je predložena još jedna metoda električnog topljenja - indukcija. Iz fizike je poznato da ako se metalni vodič postavi u zavojnicu kroz koju prolazi visokofrekventna struja, tada se u njoj indukuje struja i vodič se zagrijava. Ova toplota dovoljna je da se metal rastopi u određenom vremenu. Indukcijska peć sastoji se od lonca obloženog spiralom. Visokofrekventna struja prolazi spiralno, a metal u loncu se topi. U takvoj peći može se stvoriti bilo koja atmosfera.

U elektrolučnim pećima postupak topljenja obično se odvija u nekoliko faza. Prvo, nepotrebne nečistoće izgaraju iz metala, oksidirajući ih (period oksidacije). Zatim se iz peći uklanja (preuzima) šljaka koja sadrži okside ovih elemenata i pune se legure - legure gvožđa s elementima koje treba uvesti u metal. Peć je zatvorena i topljenje se nastavlja bez pristupa vazduhu (period oporavka). Kao rezultat, čelik je zasićen potrebnim elementima u određenoj količini. Gotov metal se pušta u kutlaču i sipa.

Pokazalo se da su čelici, posebno visokokvalitetni, vrlo osjetljivi na sadržaj nečistoća. Čak i male količine kiseonika, azota, vodonika, sumpora, fosfora uvelike narušavaju njihova svojstva - čvrstoću, žilavost, otpornost na koroziju. Ove nečistoće tvore nemetalne spojeve sa gvožđem i drugim elementima sadržanim u čeliku, koji se uvlače između zrna metala, narušavaju njegovu jednolikost i smanjuju kvalitetu. Dakle, s povećanim sadržajem kiseonika i azota u čelicima, njihova snaga se smanjuje, vodik uzrokuje pojavu jata - mikropukotina u metalu, što dovodi do neočekivanog uništavanja čeličnih dijelova pod opterećenjem, fosfor povećava krhkost čelika na hladnoći, sumpor uzrokuje crvenu krhkost - uništavanje čelika pod opterećenjem na visokim temperaturama.

Metalurzi već dugo traže načine kako ukloniti ove nečistoće. Nakon topljenja u marinskim pećima, pretvaračima i električnim pećima, metal se deoksidira - dodaju mu se aluminijum, ferosilicij (legura gvožđa sa silicijumom) ili feromangan. Ovi se elementi aktivno kombiniraju s kisikom, plutaju u trosku i smanjuju sadržaj kisika u čeliku. Ali kisik i dalje ostaje u čeliku, a za visokokvalitetne čelike preostale količine su prevelike. Bilo je potrebno pronaći druge, efikasnije načine.

Pedesetih godina prošlog vijeka metalurzi su počeli vakumirati čelik u industrijskim razmjerima. Kutlača sa tečnim metalom postavljena je u komoru iz koje se odvodi vazduh. Metal počinje snažno kipjeti i iz njega se oslobađaju plinovi. Međutim, zamislite kutlaču s 300 tona čelika i procijenite koliko će trebati dok potpuno ne proključa i koliko će se metal za to vrijeme hladiti.

Odmah će vam postati jasno da je ova metoda pogodna samo za male količine čelika. Stoga su razvijene druge, brže i efikasnije metode evakuacije. Sada se koriste u svim razvijenim zemljama, a to je poboljšalo kvalitetu čelika. Ali zahtjevi za njim su rasli i rasli.

Početkom 60-ih u Kijevu, na Sveveznom institutu za električno zavarivanje imena I. EO Paton, razvijena je metoda pretapanja čelika elektroslagom, koja je vrlo brzo počela da se koristi u mnogim zemljama. Ova metoda je vrlo jednostavna. Litica metala koji se čisti stavlja se u metalno posudu hlađenu vodom - kristalizator i prekriva šljakom posebnog sastava. Zatim se ingot spaja na izvor struje. Na kraju kalupa nastaje električni luk i metal se počinje topiti. Tečni čelik reagira sa šljakom i čisti se ne samo od oksida, već i od nitrida, fosfida i sulfida. Novi kalup očišćen od štetnih nečistoća smrzava se u kalupu. Godine 1963. grupi radnika All-Union Instituta za električno zavarivanje na čelu sa B.I.Medovarom i Yu.V.Latash-om dodijeljena je Lenjinova nagrada za razvoj i primjenu metode pretapanja elektro-šljake.

Naučnici-metalurzi iz Centralnog naučno-istraživačkog instituta crne metalurgije imena V.I. I. P. Bardin. U suradnji s metalurškim radnicima razvili su još jednostavniju metodu. Troska posebnog sastava za čišćenje metala se topi i sipa u kutlaču, a zatim se metal iz peći ispušta u ovu tečnu trosku. Troska se miješa s metalom i upija nečistoće. Ova metoda je brza, efikasna i ne zahtijeva velike količine električne energije. Njeni autori S. G. Voinov, A. I. Osipov, A. G. Shalimov i drugi takođe su nagrađeni Lenjinovom nagradom 1966. godine.

Međutim, čitatelj već vjerovatno ima pitanje: zašto sve te poteškoće? Napokon, već smo rekli da se u običnoj električnoj pećnici može stvoriti bilo koja atmosfera. To znači da možete jednostavno ispumpati zrak iz peći i otopiti se u vakuumu. Ali ne žurite s patentnim uredom! Ova metoda se dugo koristi u malim indukcijskim pećima, a krajem 60-ih i početkom 70-ih počinje se koristiti u prilično velikim lučnim i indukcijskim električnim pećima. Sada su metode vakuumskog luka i vakuumskog indukcijskog pretapanja postale prilično raširene u industrijskim zemljama.

Ovdje smo opisali samo osnovne metode čišćenja čelika od štetnih nečistoća. Postoje desetine njihovih sorti. Oni pomažu metalurzima da uklone zloglasnu muhu iz masti iz bačve meda i dobiju visokokvalitetni metal.

Kako doći do gvožđa bez visokih peći

Već je gore rečeno da je sa stanovišta kemičara, crna metalurgija, blago rečeno, nelogična. Prvo je željezo zasićeno ugljikom i drugim elementima, a zatim se troši puno rada i energije za sagorijevanje tih elemenata. Nije li lakše odmah obnoviti gvožđe iz rude? Napokon, upravo su to činili drevni metalurzi koji su u sirovim puhalicama dobivali omekšano vruće spužvasto gvožđe. Posljednjih godina ovo gledište već je napustilo pozornicu retoričkih pitanja i temelji se na potpuno stvarnim, pa čak i provedenim projektima. Proizvodnja željeza direktno iz rude, zaobilazeći proces visoke peći, bavila se u prošlom stoljeću. Tada se taj proces nazivao direktnim oporavkom. Međutim, donedavno nije našao široku distribuciju. Prvo, sve predložene metode izravnog smanjenja bile su neefikasne, a drugo, rezultirajući proizvod - spužvasto željezo - bio je niske kvalitete i onečišćen nečistoćama. Ipak, entuzijasti su nastavili raditi u ovom smjeru.

Situacija se radikalno promijenila od vremena kada se prirodni plin počeo široko koristiti u industriji. Pokazao se kao idealno sredstvo za obnavljanje željezne rude. Glavna komponenta prirodnog plina, metan CH 4, razlaže se oksidacijom u prisustvu katalizatora u specijalnim aparatima - reformatorima u reakciji 2SN 4 + O 2 → 2SO + 2N 2.

Ispostavlja se mješavina reducirajućih plinova - ugljičnog monoksida i vodika. Ova smjesa ulazi u reaktor, koji se također napaja željeznom rudom. Rezervirajmo odmah - oblici i dizajn reaktora su vrlo raznoliki. Ponekad je reaktor rotacijska peć cementa, ponekad osovinska peć, ponekad zatvorena retorta. To objašnjava raznolikost naziva za izravne metode oporavka: Midrex, Purofer, Ohalata-i-Lamina, SL-RN, itd. Broj metoda već je premašio dvadesetak. Ali njihova suština je obično ista. Bogata sirovina rude željeza dobiva se smjesom ugljičnog monoksida i vodika.

Ali šta učiniti s rezultirajućim proizvodom? Od spužvastog gvožđa ne može se napraviti samo dobra sjekira, već se i dobar čavao ne može iskovati. Bez obzira na to koliko je izvorna ruda bogata, čisto gvožđe još uvijek neće izaći iz nje. Prema zakonima hemijske termodinamike, neće biti moguće obnoviti celo gvožđe sadržano u rudi; dio toga će i dalje ostati u proizvodu u obliku oksida. I tu nam u pomoć dolazi provjereni prijatelj - električna peć. Spužvasto gvožđe ispada gotovo idealna sirovina za elektrometalurgiju. Sadrži malo štetnih nečistoća i dobro se topi.

Dakle, opet, postupak u dva koraka! Ali ovo je drugačiji način. Prednost šeme izravnog oporavka - električna peć je niska cijena. Postrojenja za direktnu redukciju znatno su jeftinija i troše manje energije od visokih peći. Takva tehnologija visoke peći za proizvodnju čelika ugrađena je u projekat elektrometalurškog postrojenja u Oskolu.

Kod nas se u blizini Starog Oskola gradi veliko metalurško postrojenje koje će raditi tačno po ovoj shemi. Njegova prva faza je već naručena. Imajte na umu da direktno topljenje nije jedini način upotrebe spužvastog gvožđa u crnoj metalurgiji. Takođe se može koristiti kao otpadni metal u pećima s otvorenim ognjištem, pretvaračima i električnim čeličnim pećima.

Metoda pretapanja spužvastog gvožđa u električnim pećima brzo se širi u inostranstvu, posebno u zemljama s velikim rezervama nafte i prirodnog plina, odnosno u Latinskoj Americi i na Bliskom Istoku. Međutim, već polazeći od ovih razmatranja (prisustvo prirodnog plina), još uvijek nema razloga vjerovati da će nova metoda ikada u potpunosti zamijeniti tradicionalnu dvostupanjsku metodu visoke peći - jedinicu za proizvodnju čelika.

Budućnost gvožđa

Gvozdeno doba se nastavlja. Oko 90% svih metala i legura koje čovječanstvo koristi su legure na bazi željeza. Gvožđe se u svijetu topi oko 50 puta više od aluminijuma, a o drugim metalima da i ne govorimo. Plastika? Ali u današnje vrijeme najčešće igraju neovisnu ulogu u raznim strukturama, a ako ih, u skladu s tradicijom, pokušaju uvesti u rang „nezamjenjivih supstituta“, tada često zamjenjuju obojene metale, a ne one od željeza. Samo nekoliko postotaka plastike koju trošimo ide na zamjenu čelika.

Legure na bazi željeza su svestrane, tehnološki napredne, dostupne i rasute. Sirovinska baza ovog metala takođe ne izaziva zabrinutost: već istražene rezerve rude gvožđa bile bi dovoljne za najmanje dva stoljeća unaprijed. Gvožđe će još dugo ostati temelj civilizacije.